JP4655621B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼器により発生させた燃焼ガスと熱交換器の水管との熱交換により湯を生成するタイプの給湯装置、さらに詳しくは、燃焼ガスから顕熱および潜熱を回収可能とされた給湯装置に関する。

給湯装置としては、顕熱回収用の１次熱交換器に加え、潜熱回収用の２次熱交換器を備えたものがある（たとえば、特許文献１〜４を参照）。このような給湯装置によれば、燃焼ガスから顕熱のみならず、潜熱をも回収するため、熱交換効率を高めることができる。ただし、燃焼ガスから潜熱を回収すると、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮し、多量の凝縮水が発生する。一般的に、この凝縮水は、燃焼ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物などを吸収したＰＨ３程度の強酸性となる。

前記したような給湯装置においては、熱交換器全体の製造コストを廉価にすることを目的として、１次熱交換器の材質をたとえば銅製としているのが一般的である。ただし、このような材質では、耐酸性を有しないため、この１次熱交換器については、熱回収に伴って強酸性の凝縮水が発生しないように設計する必要がある。また、燃焼器との組み付け性なども考慮する必要がある。このように、１次熱交換器の設計にあたっては種々の制約がある。これに対し、２次熱交換器は、強酸性の凝縮水に対する耐食性をもつようにたとえばステンレス製とされているが、１次熱交換器のような設計上の制約は少ない。このため、従来においては、２次熱交換器の水管として、１次熱交換器の水管よりも小径の細管を用いるなどして、潜熱回収量を多くするようにされている。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、改善すべき点があった。

第１に、給湯装置を寒冷地に設置してその運転を停止させておく場合、熱交換器の水管内の凍結を防止する必要がある。凍結防止用のヒータを利用することなく凍結を防止するには、水管内の水抜きを行なわねばならない。この場合、１次熱交換器については、水管径が比較的大きいために、水管内の水は円滑に排出され、その水抜き作業は容易である。ところが、２次交換器については、水管径が小さくされているのが一般的であるため、水管内において発生する水の表面張力に起因して、水管内の水を外部に円滑に排出させることが難しくなっていた。その結果、水管内に水が残留したままとなって、この水が凍結する虞れがあった。また、凍結防止目的以外として、たとえば給湯装置のメンテナンス作業時にも水管内の水抜きを行なわねばならない場合があるが、従来においては、このような場合にも不便を生じていた。

第２に、潜熱回収に伴って水管表面に発生する凝縮水は、その一部分は水管の下方に滴下するものの、それ以外の多くは、比較的長い時間にわたって水管表面に付着したままとなっている。このため、燃焼ガスと水管との熱交換が前記凝縮水によって妨げられることとなって、熱交換効率が低くなる不具合があった。

第３に、前記凝縮水は、既述したとおり、強酸性であるのが一般的である。したがって、この凝縮水が給湯装置の２次熱交換器以外の部分に向けて流れ、かつその部分が汚染されることを簡易かつ合理的な手段によって適切に防止することが望まれる。

なお、従来の給湯装置の他の例としては、特許文献５に記載されたものがある。同文献に記載された給湯装置においては、２次熱交換器の水管が傾斜しており、水管表面に発生した凝縮水は水管の下端部に向けて流れ、またその流れの途中において加熱されることにより蒸発するようにされている。このような手段によれば、給湯装置の外部に凝縮水を排出させないようにすることが可能である。ところが、給湯装置を運転させる場合、その運転状況は一定ではなく、たとえば２次熱交換器の水管表面で発生した凝縮水の量が非常に多い場合などには、その一部がそのまま水管の下方に滴下し、その下方領域が汚染される虞れがある。また、凝縮水が水管の下端部に到達するまでの間にその全量が蒸発せず、未蒸発の凝縮水が水管の下端部に到達してその下方に流れ、その下方領域が汚染される虞れもある。さらに、前記文献に記載の給湯装置においては、水管が傾斜しているために、水管内の水抜きを行なう場合、本来的にはその傾斜を利用して水の排出を円滑に行なわせることが可能である。ところが、前記文献に記載の給湯装置には、水抜きを的確に行なうための具体的な手段はなんら設けられておらず、水抜き作業を容易かつ適切に行なうことはできない。

特開平７−１６７５８６号公報 特開平９−１５９２８２号公報 特開２００４−２４５５１５号公報 特開２００４−６１０６９号公報 特開２００２−３９６２３号公報

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、２次熱交換器の水管内の水抜き作業や、潜熱回収に伴って発生する凝縮水の処理などを適切に行なうことができ、しかも熱交換効率が高い給湯装置を提供することをその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される給湯装置は、燃焼器により発生された燃焼ガスから顕熱を回収するための１次熱交換器と、前記燃焼ガスから潜熱を回収するための２次熱交換器と、を備えており、前記２次熱交換器は、前記１次熱交換器を通過してきた燃焼ガスを内部に流入させてから外部に排出可能とする給気口および排気口を有するケースと、このケース内に配され、かつ前記燃焼ガスとの熱交換を行なう水管と、この水管への入水および出湯を行なわせるための入水口および出湯口を有するヘッダ部と、を備えている、給湯装置であ
って、前記水管は、この水管の長手方向の第１端部がこれとは反対の第２端部よりも高さが低くなるように傾斜しているとともに、前記入水口および出湯口を有するヘッダ部は、前記第１端部に連設されており、前記ケースは、前記潜熱の回収に伴って前記水管から滴下する凝縮水を受ける底壁部を有し、この底壁部は、前記水管と同方向に傾斜しており、前記ヘッダ部は、前記水管の第１端部に繋がり、かつ前記入水口および出湯口がそれぞれ形成されている入水用および出湯用のチャンバを備えており、前記入水用および出湯用のチャンバの少なくとも一方には、このチャンバ内の湯水を外部に排出させるための補助排水口が設けられていることを特徴としている。

このような構成によれば、次に述べるような効果が得られる。

第１に、２次熱交換器の水管は傾斜しており、かつこの水管の高さが低い側の第１端部に入水口および出湯口を有するヘッダ部が設けられている。したがって、前記水管として小径のものが用いられている場合であっても、前記水管の傾斜を利用して水管内の水を前記ヘッダ部に向けて流れさせ、かつこのヘッダ部を介して外部に排出させることが可能となる。したがって、水管内の水抜き作業を容易かつ迅速に行うことができる。

第２に、潜熱回収に伴って２次熱交換器の水管表面に凝縮水が発生すると、この凝縮水は、水管の傾斜にしたがい、この水管を伝うようにして第１端部に向けて速やかに流れていく。したがって、水管表面の広い範囲にわたって凝縮水が長い時間付着したままとなることが解消され、燃焼ガスと水管との熱交換が凝縮水によって妨げられることは抑制される。したがって、潜熱回収量を多くし、熱交換効率を高めることができる。

第３に、２次熱交換器の水管から凝縮水が滴下した場合、この凝縮水は２次熱交換器のケースの底壁部によって受けられてから、この底壁部の傾斜に沿って流れ、一定箇所に集められる。したがって、給湯装置の他の部分が凝縮水によって汚染されることが防止されることは勿論のこと、前記底壁部によって一定箇所に集めた凝縮水をたとえば中和器に供給するといったことも適切に行なうことができる。

第４に、２次熱交換器の水管とケースの底壁部とは、同方向に傾斜しているために、水管を伝って第１端部に向かう凝縮水と前記底壁部上を流れる凝縮水とを一纏めにすることもできる。したがって、前記凝縮水の排出処理などがより容易となる。

第５に、本発明によれば、２次熱交換器の水管とケースの底壁部とを略平行となるように同一方向に傾斜させ、水管と底壁部との隙間がそれらの長手方向各所において略均一な幅となるように設定することが可能である。水管と底壁部との隙間が略均一な幅にされていない場合には、隙間が大きい部分における水管の熱回収量が少なくなり、熱交換効率が低くなるが、本発明によれば、そのような虞れを無くし、熱交換効率を高くすることができる。
また、本発明によれば、水管内の水をヘッダ部の入水用および出湯用のチャンバ内に流れ込ませた場合に、この水を補助排水口を利用して外部に排水することができる。したがって、水抜き作業がより容易化される。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ケースは、複数の壁部として、前記底壁部に加え、前記水管の上方に位置する上壁部と、前記給気口が設けられた後壁部と、前記排気口が設けられた前壁部とを有しているとともに、前記水管は、前記底壁部および上壁部の各内面と略平行に延びており、前記排気口は、正面視において前記水管が延びる方向に対して相対的に傾斜した方向に延びた形状に設けられ、前記ケースは、前記排気口の延びる方向が水平方向となるように、前記複数の壁部の全体が傾斜した姿勢に設けられている。

このような構成によれば、２次熱交換器のケースの取り付けに際しては、このケースの複数の壁部の全体が傾斜するように、このケース全体を傾ければよいこととなり、その取り付けが容易となる。とくに、前記ケースの排気口については、水管が延びる方向に対して相対的に傾斜した方向に延びており、ケース全体を傾けることによって水平に延びるようにしているために、ケースの複数の壁部を傾斜させつつ、排気口を水平に延びるように設定する作業も容易である。一方、排気口をそのように水平に延びるように設定しておけば、本発明に係る給湯装置を使用する場合の汎用性が高くなる。たとえば、集合住宅のパイプスペースなどに設けられている給湯装置用の排気口の接続部は、水平に延びた排気口に対応するように設けられているのが通例であり、このような用途に的確に適合することとなる。さらに、前記構成によれば、ケースの底壁部に加えて、ケースの上壁部についても水管と略平行とし、これら水管と上壁部との隙間をそれらの長手方向の各所において略均一な幅に設定することができる。したがって、熱交換効率をより高くすることが可能である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ヘッダ部の入水口および出湯口の一方は、前記入水用および出湯用のチャンバの上部寄りに偏って設けられ、かつ他方は、下部寄りに偏って設けられており、前記補助排水口は、前記入水用および出湯用のチャンバのうち、前記入水口または前記出湯口が上部寄りに偏って設けられている側のチャンバに設けられ、かつその配置は、前記チャンバの下部寄りとされている。

このような構成によれば、ヘッダ部の入水口および出湯口の一方は高く、かつ他方は低くされて、それらに高低差が設けられているために、ヘッダ部に複数の水管が接続されている場合に、これら複数の水管のそれぞれに対する通水が適切に行なわれる。すなわち、前記構成とは異なり、たとえば入水口および出湯口がいずれも入水用および出湯用のチャンバの下部寄りの低い位置に設けられていると、入水用のチャンバに流入した水は、複数の水管のうち、高さが低い部分を重点的に流れることとなって、高さが高い部分の通水が不十分となる虞れがある。これに対し、前記構成によれば、そのような虞れが解消される。また、前記構成によれば、入水口および出湯口のうち、高さが高い側の一方から、チャンバ内の水の全量を外部に排出させることは難しくなるが、そのチャンバには補助排水口が低い高さに設けられているため、この補助排出口を利用して前記チャンバ内の水を適切に排出させることができる。したがって、入水口および出湯口の一方が高い位置に設けられていることに起因して水抜き作業性が悪化するという不具合はない。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記２次熱交換器のケースおよび水管の長さは、前記１次熱交換器の缶体幅よりも大きな寸法とされており、前記２次熱交換器は、その一部分が前記１次熱交換器の缶体の側方にはみ出すようにして、前記１次熱交換器に直接または間接的に接続されている。

このような構成によれば、２次熱交換器が１次熱交換器の缶体幅よりも長い寸法に形成され、その大型化が図られている。したがって、２次熱交換器による熱回収量を多くし、給湯装置全体の熱交換効率を高くすることができる。とくに、前記構成においては、２次熱交換器の大型化を図る手段として、水管を長くしているために、水管の本数を多くする必要はない。水管の本数を多くした場合には、水管の取り付け作業工程数が多くなるなどの理由から製造コストが高価となるが、前記構成によれば、そのような不具合を回避することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記２次熱交換器は、前記水管の第１端部寄り部分よりも第２端部寄りの部分の方が、前記１次熱交換器の缶体側方へのはみ出し寸法が大きくなるように設けられている。

このような構成によれば、２次熱交換器の水管の第１端部に連設されているヘッダ部を、１次熱交換器に接近させることができる。したがって、前記ヘッダ部と１次熱交換器との配管接続距離を短くし、配管接続作業を容易にできるといった利点が得られる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ヘッダ部の全体または一部は、前記ケース内に配されている。

ヘッダ部に低温の水を供給した場合、このヘッダ部の外表面に結露を生じる場合がある。前記構成によれば、ヘッダ部に結露が生じた場合に、その結露水をケースの底壁部に受けさせるなどして、前記結露水が給湯装置の他の部分に流れないようにすることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ヘッダ部は、前記水管の第１端部が接続された水管取付部材と、この水管取付部材に一端が固定して取り付けられた寸法規定部材と、この寸法規定部材の他端に一部分が当接するようにして前記水管取付部材に接合され、かつ前記水管取付部材との間に入水用または出湯用のチャンバを形成するヘッダカバーと、このヘッダカバーを前記寸法規定部材の他端に固定させるためのボルトと、を備えており、前記２次熱交換器のケースは、前記ヘッダカバーの外面側に重ね合わされた側壁部を有し、この側壁部は、前記ボルトによって前記ヘッダカバーとともに前記寸法規定部材に取り付けられている。

このような構成によれば、水管取付部材とヘッダカバーとの間隔を寸法規定部材によって正確に規定し、それら水管取付部材とヘッダカバーとの接合を適切に行なうことが可能となる。また、前記ヘッダカバーと２次熱交換器のケースの側壁部とは、互いに重ね合わされて共通のボルトによって寸法規定部材に取り付けられており、いわゆる「とも締め」構造とされている。したがって、それらを別々のボルトを用いて固定させる場合と比較すると、その構造は簡素となり、組み立て作業も容易となる。もちろん、ケースの側壁部をヘッダカバーの外側に重ね合わせた構成とすると、このヘッダカバーは必然的にケース内に配置されることとなり、ケース内にヘッダ部が配置された構造も容易に実現される。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図８は、本発明に係る給湯装置の一実施形態を示している。図１によく表われているように、本実施形態の給湯装置Ａ１は、燃焼器３、１次熱交換器１、２次熱交換器Ｂ、中和器２、およびこれらを囲み込む外装ケース４を具備している。

燃焼器３は、たとえば正燃式のガースバーナであり、缶体３０内に配され、かつ燃料ガスが外部から供給されるように構成されている。缶体３０内には、下方の送風ファン３１から燃焼用空気が上向きに送風されるようになっている。１次熱交換器１は、従来既知の熱交換器と同様な構造であり、複数のフィン１２を有する水管１１が缶体１０に対して略水平方向に貫通した構造を有している。缶体１０は、燃焼器３の缶体３０上に載設されている。

２次熱交換器Ｂは、１次熱交換器１の上方に配され、かつ缶体１０に対して補助缶体３２を介して接続されている。この２次熱交換器Ｂは、複数の水管５、ヘッダ部６Ａ，６Ｂ、および複数の水管５を囲むケース（缶体）７を備えている。好ましくは、これら２次熱交換器Ｂの構成部材は、いずれもステンレスなどの耐酸性を有する材質とされている。

複数の水管５は、一対のヘッダ部６Ａ，６Ｂ間に架け渡されるようにして一定方向に延びている。ただし、ヘッダ部６Ａよりもヘッダ部６Ｂの方が高くなるように適当な角度αで傾斜している。ケース７は、上壁部７０ａおよび底壁部７０ｂを有しているが、これら上壁部７０ａおよび底壁部７０ｂは、複数の水管５と略平行に延びており、やはり水管５と同様に傾斜している。ただし、図２に示すように、このケース７の前壁部７０ｃに形成されている排気口７１は、上壁部７０ａ、底壁部７０ｂ、および各水管５の延びる方向に対して相対的に傾斜した長矩形状またはこれに近い形状であり、ケース７は、この排気口７１が水平方向に延びるように、傾斜した姿勢に取り付けられている。

ケース７の底壁部７０ｂは、潜熱回収に伴って発生する凝縮水を各水管５から受けることが可能に複数の水管５の下方領域全体をカバーするように設けられている。この底壁部７０ｂのうち、高さが低い側の一端部領域には、凝縮水を外部に排出するための排出口７３が設けられている。この排出口７３から排出された凝縮水は、図１に仮想線で示すように、適当なパイプを用いて中和器２に導入されるように構成されている。中和器２は、たとえば合成樹脂製の容器内に炭酸カルシウムなどの中和剤が収容されたものであり、凝縮水はこの中和器２を通過することにより中和されてから、外装ケース４の外部に排出される。図３に示すように、２次熱交換器Ｂのケース７は、その内部に燃焼ガスを流入させるための給気口７２が形成された後壁部７０ｄをも有しているが、その詳細については後述する。

図４に示すように、ヘッダ部６Ａは、入水用および出湯用のチャンバ６１Ａ，６１Ｂを具備している。これらは、複数の水管５の長手方向第１端部５０ａに繋がっており、また入水口６０Ａおよび出湯口６０Ｂを有している。複数の水管５は、２つのチャンバ６１Ａ，６１Ｂに対して個別に繋がった２つのグループＧ１，Ｇ２に分けられている。一方、ヘッダ部６Ｂは、複数の水管５の第２端部５０ｂに繋がった共通チャンバ６１Ｃを具備している。この２次熱交換器Ｂにおいては、入水口６０Ａから入水用のチャンバ６１Ａに水が供給されると、この水は、グループＧ１の水管５を通過して共通チャンバ６１Ｃに到達してＵターンし、その後グループＧ２の水管５を通過して出湯用のチャンバ６１Ｂに流入し、出湯口６０Ｂから排出される。同図に示すように、ヘッダ部６Ａ，６Ｂは、ケース７の側壁部７０ｅ，７０ｆの内側に位置しており、ケース７内に収容されている。入水用のチャンバ６１Ａには比較的低温の水が供給されることに起因してその外表面に結露を生じる場合があるが、このように結露を生じる部分をケース７内に配置させておけば、結露水をケース７の底壁部７０ｂにより受けることができる。

図５に示すように、入水口６０Ａは、入水用のチャンバ６１Ａの下部寄りの低い位置に設けられている。これに対し、出湯口６０Ｂは、出湯用のチャンバ６１Ｂの上部寄りの高い位置に設けられている。この出湯用のチャンバ６１Ｂの下部寄りには、水抜きに利用するための補助排水口６２が設けられている。本実施形態とは異なり、たとえば入水口６０Ａおよび出湯口６０Ｂの双方が低い高さに設けられていると、入水口６０Ａに供給された水が複数の水管５およびヘッダ部６Ｂを通過して出湯口６０Ｂまで流れる場合に、複数の水管５の下部側に偏って通水がなされ、上部側における通水が不十分となる虞れがある。これに対し、本実施形態では、入水口６０Ａおよび出湯口６０Ｂに高低差を設けていることにより、前記したような虞れを適切に解消することが可能である。なお、出湯口６０Ｂが高い位置に設けられていると、水管５から水抜きを行なう際に、この出湯口６０Ｂを利用して水を抜くことが困難となるが、補助排水口６２がこれを補うこととなる。補助排水口６２には、開閉弁を備えた適当なパイプ（図示略）の一端が接続され、かつこのパイプの他端は外装ケース４の外部まで延設されている。前記開閉弁は常時は閉状態にあり、この開放弁を開くと、出湯用のチャンバ６１Ｂ内の水が補助排水口６２から外装ケース４の外部に排出される。本実施形態では、入水口６０Ａを低く、かつ出湯口６０Ｂを高く設けているが、本発明はこれに限定されない。本発明では、前記とは反対に、入水口６０Ａを高く、かつ出湯口６０Ｂを低くすることもできる。この場合、補助排出口６２は、入水用のチャンバ６１Ａの低い位置に設ければよい。

次に、ヘッダ部６Ａのさらに詳細な構造について図６を参照して説明する。ヘッダ部６Ａの入水用のチャンバ６１Ａは、複数の水管５の第１端部５０ａが接続された水管取付部材６９に、ヘッダカバー６８が組み付けられることにより形成されている。ヘッダカバー６８は、椀状であり、前記した入水口６０Ａはこのヘッダカバー６８に形成されている。このヘッダカバー６８の先端外周縁６８ａは、水管取付部材６９の外周縁に沿って形成された起立部６９ａに嵌合しており、かつこの嵌合部分は、たとえばロウ付けの手法により接合されている。ただし、この接合に際しては、ボルト状の寸法規定部材６７を用いて水管取付部材６９とヘッダカバー６８との間隔ｓ１が所定の寸法に規定されている。より具体的には、寸法規定部材６７の先端部には、段部が形成されるようにして他の部分よりも小径のネジ軸部６７ａが形成されており、このネジ軸部６７ａが水管取付部材６９のネジ孔６９ｂに螺合している。この螺合により、寸法規定部材６７は水管取付部材６９に固定されている。

ヘッダカバー６８は、寸法規定部材６７の基端部寄りのネジ孔６７ｂに螺合するボルト６６により締めつけられており、これによって寸法規定部材６７に固定されている。ヘッダカバー６８の内側面の一部は、寸法規定部材６７の基端部の端面６７ｃに当接している。このような構造により、水管取付部材６９とヘッダカバー６８との間隔ｓ１は、水管取付部材６９の端面６７ｃから段部の端面６７ｄまでの寸法と同一となり、所望の寸法に正確に規定される。本実施形態のヘッダ構造においては、水管取付部材６９の起立部６９ａのうち、半径Ｒで丸みを帯びた部分の終端（丸みを帯びた部分と帯びていない部分との境界）と、ヘッダカバー６８の先端のエッジＥｄとが一致すると、この部分に応力集中を生じ易くなる。本実施形態においては、そのような不適切な嵌合を避けるように、間隔ｓ１を所望の寸法に正確に規定することが可能である。

ケース７の側壁部７０ｅは、ヘッダカバー６８の外側に重ね合わされ、かつボルト６６によってそのヘッダカバー６８とともに寸法規定部材６７に固定されている。このような構造によれば、ボルトの総数を少なくしつつ、ヘッダ部６Ａをケース７に適切に組み付けることができる。

図６においては、ヘッダ部６Ａの入水用のチャンバ６１Ａのみが示されているが、出湯用のチャンバ６１Ｂについても、前記した入水用のチャンバ６１Ａと同様な構成である。また、共通チャンバ６１Ｃもその基本的な構成は同様であり、これらの詳細な説明は省略する。図４に示す出湯用のチャンバ６１Ｂおよび共通チャンバ６１Ｃに関して、入水用のチャンバ６１Ａについて述べたのと同様な要素については、その要素と同一の符号を付している。

なお、図６に示した構成においては、寸法規定部材６７のネジ軸部６７ａを水管取付部材６９のネジ孔６９ｂに螺合させているが、本発明はこれに限らない。たとえば、ネジ軸部６７ａにナット（図示略）を螺合させ、かつこのナットを締めつけることにより、寸法規定部材６７を固定させた構成としてもよい。また、図７に示すように、寸法規定部材６７としては、先に述べたネジ軸部６７ａに代えて、ネジ孔６７ｅを有する軸状のものを使用し、このネジ孔６７ｅにボルト６６Ａを螺合させることによって寸法規定部材６７を固定させてもよい。図７に示す構成によれば、水管取付部材６９のうち、ボルト６６Ａの頭部と寸法規定部材６７の段部の端面６７ｄとに挟まれた部分（符号ｎ１で示す部分）に多少の亀裂が発生しても、この部分がボルト６６Ａの頭部により覆われているために、その部分からの水漏れを生じ難くすることができる。もちろん、図６に示した構成においても、水管取付部材６９の厚みを大きくするなどして、その内面側に水圧などに起因する亀裂が多少発生しても容易には水漏れを生じないようにすることが可能である。

図３に示すように、ケース７は、その底壁部７０ｂが１次熱交換器１の上方の一部分を塞ぐように設けられており、１次熱交換器１を上向きに通過してきた燃焼ガスはケース７の後方に廻り込んでから、このケース７の後壁部７０ｄの給気口７２に進入するようになっている。この給気口７２の下縁部には、燃焼ガスの流れを規制するための流れ規制部７４が設けられている。この流れ規制部７４は、給気口７２の下縁部に繋がった部分を断面略Ｌ字状に折り曲げることにより形成されており、給気口７２の下縁部から前方に向けて略水平に突出した板状部７４ａと、この板状部７４ａの先端から起立した起立部７４ｂとを有している。図８によく表われているように、この流れ規制部７４は、給気口７２の長手方向（横方向）の全長域にわたっては設けられておらず、給気口７２の両端部には、流れ規制部７４が設けられていない部分ｎ２がある。

図１に示すように、２次熱交換器Ｂの水管５およびケース７は、１次熱交換器１の缶体１０の横幅よりも長く形成されている。このため、ケース７のヘッダ部６Ａ側およびヘッダ部６Ｂ側は、１次熱交換器１の缶体１０に対するはみ出し部Ｓａ，Ｓｂとなっている。ただし、はみ出し部Ｓｂの方が、はみ出し部Ｓａよりも寸法が大きくされている。このことにより、ヘッダ部６Ａが１次熱交換器１の入水口１１ａに接近することとなり、これらの間を連結する配管の寸法を短くすることができる。本実施形態の給湯装置Ａ１は、外装ケース４を家屋の壁面などに取り付けて使用する壁掛け型であり、外装ケース４の底部には、入水用および出湯用などの外部管体（図示略）を接続するための複数の管体接続部４０が設けられている。外部から供給されてくる水は、管体接続部４０およびこれに接続された管体（図示略）を介してヘッダ部６Ａの入水口６０Ａに供給される。また、ヘッダ部６Ａの出湯口６０Ｂから出湯した湯水は、１次熱交換器１の入水口１１ａに供給される。１次熱交換器１の出湯口１１ｂから出湯した湯水は、混合バルブ（図示略）によって水と混合されることにより所望の温度に調整されてから管体接続部４０を介して外部の管体に供給される。ただし、本発明は、熱交換器に対する通水の順序は限定されず、たとえば１次熱交換器１にまず入水がなされ、その後この１次熱交換器１を通過した湯水が２次熱交換器Ｂに供給されるようにしてもよい。

ケース７のはみ出し部Ｓｂの下方には、その空間スペースを有効に利用するようにして制御部８が設けられている。この制御部８は、ＣＰＵや各種のメモリなどが搭載された回路基板を用いて構成されており、所望の出湯がなされるようにこの給湯装置Ａ１の各部の動作制御や信号処理制御を行なうものである。

次に、前記した給湯装置Ａ１の作用について説明する。

まず、燃焼器３を駆動させて燃焼ガスを発生させると、この燃焼ガスは、１次熱交換器１および２次熱交換器Ｂに向けて順次進行していく。１次熱交換器１においては前記燃焼ガスの顕熱が回収され、また２次熱交換器Ｂにおいては潜熱が回収される。２次熱交換器Ｂによって潜熱回収がなされると、各水管５の表面に凝縮水が発生するが、各水管５は傾斜しているために、前記凝縮水は各水管５を伝い、高さが低い第１端部５０ａに向かって速やかに流れていく。したがって、各水管５の表面の広い領域に凝縮水が付着したままになることが解消され、燃焼ガスと水管５との熱交換が凝縮水によって妨げられないようにすることができる。

第１端部５０ａに到達した凝縮水は、その後この第１端部５０ａまたはヘッダ部６Ａからその下方に滴下する。すると、この凝縮水は、ケース７の底壁部７０ｂによって受けられて排出口７３に流入し、中和器２に送られる。水管５の表面に発生した凝縮水としては、第１端部５０ａに向かうことなく、そのまま下方に滴下するものもあるが、このような凝縮水も、ケース７の底壁部７０ｂによって適切に受けられる。この底壁部７０ｂも傾斜しているため、前記凝縮水についても速やかに排出口７３に向けて流れさせ、やはり中和器２に送ることができる。既述したとおり、ヘッダ部６Ａに比較的低温の水が流入した際には、このヘッダ部６Ａの外表面に結露水が発生する場合があるが、この結露水も前記した凝縮水と同様に、ケース７の底壁部７０ｂによって受け、かつ排出口７３から中和器２に送ることができる。このようなことから、この給湯装置Ａ１においては、ケース７内以外の部分が凝縮水や結露水によって汚染されることはない。

燃焼ガスがケース７内に進入する場合、この燃焼ガスの一部は、図３の矢印Ｎ１に示すように、給気口７２の下縁部の流れ規制部７４に当たる。したがって、この燃焼ガスが給気口７２の前方直下の領域ＡＲ１に進行することはない。図３に示すように、給気口７２の近傍に位置する水管５ａから前記の領域ＡＲ１に向けて凝縮水が滴下している場合があるが、１次熱交換器１を通過した直後の高温の燃焼ガスがその領域ＡＲ１に直接進行しないようにすれば、前記凝縮水が高温で加熱されることはなく、大きな蒸発音は発生しないこととなる。また、流れ規制部７４に当たった高温の燃焼ガスは、複数の水管５に向けて直接進行するようにガイドされる。したがって、燃焼ガスと水管５との熱交換が促進され、熱交換効率が高められる効果も期待できる。さらに、図８に示したように、給気口７２の下縁部の長手方向両端部には、流れ規制部７４が設けられていない部分ｎ２があるが、この部分ｎ２は、燃焼ガスの流れ抵抗を小さくし、ケース７内への燃焼ガスの円滑な流入を促進する役割を果たすこととなる。なお、本実施形態においては、流れ規制部７４が断面略Ｌ字状であり、板状部７４ａおよび起立部７４ｂを有しているが、やはりこれに限定されない。たとえば、起立部７４ｂを有することなく、板状部７４ａのみを有する構成とすることもできる。このような構成であっても、燃焼ガスが給気口７２を通過した直後にケース７の底壁部７０ｂに向けて直接進行しないようにすることができる。

この給湯装置Ａ１においては、水管５が１次熱交換器１の缶体１０の幅よりも長くされており、その伝熱面積は大きい。したがって、２次熱交換器Ｂによる潜熱回収量を多くし、熱交換の効率をより高めることができる。水管５の伝熱面積を大きくするための他の手段としては、水管５の本数を多くする手段があるが、この手段では、構造が複雑となり、製造コストが高価となる。これに対し、水管５の長さを長くするだけであれば、構造の複雑化を招くことはなく、製造コストの上昇を抑制することが可能である。図１に示したとおり、水管５を長くしたことにより、２次熱交換器Ｂは１次熱交換器１の缶体１０からはみ出しているが、このはみ出しにより発生した空間部には、制御部８がスペース効率良く設けられており、給湯装置Ａ１の大型化は抑制可能である。また、前述したとおり、ケース７のはみ出し部Ｓａの寸法を小さくすると、ヘッダ部６Ａと１次熱交換器１との接続配管寸法を短くすることができる。

次いで、たとえば凍結防止を目的として、１次熱交換器１および２次熱交換器Ｂから水抜きを行なう場合、まず１次熱交換器１については、その水管１１が比較的大径であるため、容易にその内部の水を抜くことができる。これに対し、２次熱交換器Ｂの各水管５は、熱回収量を多くすべく小径とされているが、この水管５は前述したとおり傾斜している。したがって、この傾斜を利用して各水管５内の水をヘッダ部６Ａ側に流れさせ、このヘッダ部６Ａから外部に容易に抜くことができる。図５を参照して説明したとおり、ヘッダ部６Ａの入水用のチャンバ６１Ａに流れ込んだ水は、入水口６０Ａから抜くことができ、また出湯用のチャンバ６１Ｂに流れ込んだ水は、補助排水口６２から適切に抜くことができる。

この給湯装置Ａ１においては、水管５やケース７の底壁部７０ｂなどが傾斜しているのに対し、排気口７１は傾斜しておらず、他の一般の給湯装置の排気口と同様となっている。このため、この給湯装置Ａ１をたとえば集合住宅のパイプスペースなどに配置させて使用する場合、排気口７１をパイプスペースの排気用開口部に接続するといったことが適切に行なえることとなる。

図９は、本発明に係る給湯装置の他の実施形態を示している。同図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。

図９に示す給湯装置Ａ２は、外装ケース４を地面やその他のフロア上に載置して使用するようにされた載置型であり、外装ケース４の一側壁部に複数の管体接続部４０が設けられている。この給湯装置Ａ２においては、２次熱交換器Ｂのはみ出し部Ｓｂの下方空間に、中和器２が配されており、前記空間が有効に利用されている。一方、はみ出し部Ｓａの下方空間は、１次熱交換器１や２次熱交換器Ｂの配管用スペースとして利用されており、この空間部分に熱交換器用の配管が集中的に設けられている。

本実施形態および前記実施形態から理解されるように、２次熱交換器Ｂを１次熱交換器１の缶体１０からはみ出させた場合、そのはみ出し部分の下方の空間スペースについては、給湯装置の他の構成要素を適宜配置し、そのスペースの有効活用を図ることができる。したがって、給湯装置全体の大型化を抑制可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されない。本発明に係る給湯装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

２次熱交換器の水管としては、小径の直状管体以外の管体を用いることもできる。たとえば、２次熱交換器の水管として、Ｕ字管を用いることもできる。Ｕ字管を用いれば、このＵ字管自体で湯水をＵターンさせることができるために、先の実施形態で示した湯水Ｕターン用のヘッダ部６Ｂを不要とし、２次熱交換器の構造を簡素にすることができる。

２次熱交換器の水管の具体的な傾斜角度は問わない。また、２次熱交換器の水管とケースの底壁部は、略同一角度で傾斜していることが好ましいものの、やはりこれに限定されず、これら水管とケースの底壁部とが同一方向に傾斜していればよい。ケースの上壁部も水管と同一方向に傾斜していればより好ましいが、本発明はこれに限定されず、上壁部を略水平に設けた構成とすることもできる。

燃焼器は、ガスバーナ以外のものを用いることができ、たとえばオイルバーナを用いた構成とすることもできる。また、燃焼器により発生された燃焼ガスが上方に進行する正燃式のものに代えて、燃焼ガスを下方に進行させる逆燃式として構成することもできる。

本発明でいう給湯装置は、瞬間式給湯器以外として、たとえば床暖房用の給湯装置などとして構成することもでき、湯の具体的な供給先や用途を問うものではない。

本発明に係る給湯装置の一例を示す概略正面断面図である。 図１に示す給湯装置の要部正面図である。 図２のIII−III断面図である。 図２のIV−IV断面図である。 図１に示す給湯装置の２次熱交換器の左側面図である。 図４の要部拡大平面断面図である。 図６に示した構成の変形例を示す要部拡大平面断面図である。 図１に示す給湯装置の２次熱交換器のケースの後方からの斜視図である。 本発明に係る給湯装置の他の例を示す概略正面断面図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２ 給湯装置
Ｂ ２次熱交換器
Ｓａ，Ｓｂ はみ出し部
１ １次熱交換器
２ 中和器
３ 燃焼器
５ 水管（２次熱交換器の）
６Ａ ヘッダ部（２次熱交換器の）
７ ケース（２次熱交換器の）
１０ 缶体（１次熱交換器の）
５０ａ 第１端部（水管の）
５０ｂ 第２端部（水管の）
６０Ａ 入水口
６０Ｂ 出湯口
６１Ａ 入水用のチャンバ
６１Ｂ 出湯用のチャンバ
６２ 補助排水口
６６ ボルト
６７ 寸法規定部材
６８ ヘッダカバー
６９ 水管取付部材
７０ａ 上壁部（ケースの）
７０ｂ 底壁部（ケースの）
７０ｃ 前壁部（ケースの）
７０ｄ 後壁部（ケースの）
７０ｅ，７０ｆ 側壁部（ケースの）
７１ 排気口
７２ 給気口
７３ 凝縮水用の排出口

Claims (7)

1. 燃焼器により発生された燃焼ガスから顕熱を回収するための１次熱交換器と、前記燃焼ガスから潜熱を回収するための２次熱交換器と、を備えており、
   前記２次熱交換器は、前記１次熱交換器を通過してきた燃焼ガスを内部に流入させてから外部に排出可能とする給気口および排気口を有するケースと、このケース内に配され、かつ前記燃焼ガスとの熱交換を行なう水管と、この水管への入水および出湯を行なわせるための入水口および出湯口を有するヘッダ部と、を備えている、給湯装置であって、
   前記水管は、この水管の長手方向の第１端部がこれとは反対の第２端部よりも高さが低くなるように傾斜しているとともに、前記入水口および出湯口を有するヘッダ部は、前記第１端部に連設されており、
   前記ケースは、前記潜熱の回収に伴って前記水管から滴下する凝縮水を受ける底壁部を有し、この底壁部は、前記水管と同方向に傾斜しており、
   前記ヘッダ部は、前記水管の第１端部に繋がり、かつ前記入水口および出湯口がそれぞれ形成されている入水用および出湯用のチャンバを備えており、
   前記入水用および出湯用のチャンバの少なくとも一方には、このチャンバ内の湯水を外部に排出させるための補助排水口が設けられていることを特徴とする、給湯装置。
2. 前記ケースは、複数の壁部として、前記底壁部に加え、前記水管の上方に位置する上壁部と、前記給気口が設けられた後壁部と、前記排気口が設けられた前壁部とを有しているとともに、
   前記水管は、前記底壁部および上壁部の各内面と略平行に延びており、
   前記排気口は、正面視において前記水管が延びる方向に対して相対的に傾斜した方向に延びた形状に設けられ、
   前記ケースは、前記排気口の延びる方向が水平方向となるように、前記複数の壁部の全体が傾斜した姿勢に設けられている、請求項１に記載の給湯装置。
3. 前記ヘッダ部の入水口および出湯口の一方は、前記入水用および出湯用のチャンバの上部寄りに偏って設けられ、かつ他方は、下部寄りに偏って設けられており、
   前記補助排水口は、前記入水用および出湯用のチャンバのうち、前記入水口または前記出湯口が上部寄りに偏って設けられている側のチャンバに設けられ、かつその配置は、前記チャンバの下部寄りとされている、請求項１または２に記載の給湯装置。
4. 前記２次熱交換器のケースおよび水管の長さは、前記１次熱交換器の缶体幅よりも大きな寸法とされており、前記２次熱交換器は、その一部分が前記１次熱交換器の缶体の側方にはみ出すようにして、前記１次熱交換器に直接または間接的に接続されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の給湯装置。
5. 前記２次熱交換器は、前記水管の第１端部寄り部分よりも第２端部寄りの部分の方が、前記１次熱交換器の缶体側方へのはみ出し寸法が大きくなるように設けられている、請求項４に記載の給湯装置。
6. 前記ヘッダ部の全体または一部は、前記ケース内に配されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の給湯装置。
7. 前記ヘッダ部は、前記水管の第１端部が接続された水管取付部材と、この水管取付部材に一端が固定して取り付けられた寸法規定部材と、この寸法規定部材の他端に一部分が当接するようにして前記水管取付部材に接合され、かつ前記水管取付部材との間に入水用または出湯用のチャンバを形成するヘッダカバーと、このヘッダカバーを前記寸法規定部材の他端に固定させるためのボルトと、を備えており、
   前記２次熱交換器のケースは、前記ヘッダカバーの外面側に重ね合わされた側壁部を有し、この側壁部は、前記ボルトによって前記ヘッダカバーとともに前記寸法規定部材に取り付けられている、請求項６に記載の給湯装置。

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